■数とあそぶ(その44)
ここでは,√xに収束する数列を考えることにします.
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[Q]n→∞のとき
Σ(n,2k)x^k/Σ(n,2k+1)x^k
の収束値は?
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分子の級数の項比は
ak+1xk+1/akxk=(n-2k)(n-2k-1)/2(2k+1)*x/(k+1)
ak+1xk+1/akxk=(2k-n)(2k-n+1)/2(2k+1)*x/(k+1)
ak+1xk+1/akxk=(k-n/2)(k+(1-n)/2)/(k+1/2)*x/(k+1)
であるから,
a0*2F1((-n)/2,(1-n)/2:1/2:x)
また,a0=1より
2F1((-n)/2,(1-n)/2:1/2:x)
分母の級数の項比は
ak+1xk+1/akxk=(n-2k-1)(n-2k-2)/2(2k+3)*x/(k+1)
ak+1xk+1/akxk=(2k-n+1)(2k-n+2)/2(2k+3)*x/(k+1)
ak+1xk+1/akxk=(k+(1-n)/2)(k+(2-n)/2)/(k+3/2)*x/(k+1)
であるから,
a0*2F1((2-n)/2,(1-n)/2:3/2:x)
また,a0=nより
n・2F1((2-n)/2,(1-n)/2:3/2:x)
2F1((-n)/2,(1-n)/2:1/2:x)={(1+√x)^n+(1−√x)^n}/2
n・2F1((2-n)/2,(1-n)/2:3/2:x)={(1+√x)^n−(1−√x)^n}/2√x
{(1+√x)^n+(1−√x)^n}/{(1+√x)^n−(1−√x)^n}
={1+{(1−√x)/(1+√x)}^n}/{1−{(1−√x)/(1+√x)}^n}
={1+{(1−√x)/(1+√x)}^n}Σ{(1−√x)/(1+√x)}^k}
|(1−√x)/(1+√x)|<1より,
Σ(n,2k)x^k/Σ(n,2k+1)x^k→√x
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[1]x=2のとき,√2の最良近似分数列
1/1,3/2,7/5,17/12,41/29,・・・
x^2−2y^2=−1,1
[2]x=3のとき,√3の最良近似分数列
1/1,2/1,5/3,7/4,19/11,・・・
x^2−2y^2=−2,1
[参]五輪教一「黄金比の眠るほこら」,日本評論社
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